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专题9达标检测-2022版化学必修第二册 苏教版（2019） 同步练习 （Word含解析）
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这是一份专题9达标检测-2022版化学必修第二册 苏教版（2019） 同步练习 （Word含解析），共15页。
专题9 金属与人类文明
本专题达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2021 辽宁大连八中高一下月考)下列说法中正确的是( )
A.Cu→CuO→Cu(OH)2每步转化均能通过一步反应实现
B.铝合金是一种混合物,它比纯铝的熔点高
C.金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀,生成绿色的铜锈——碱式碳酸铜
D.金属铝、铁、铜都有一定的抗腐蚀性能,其抗腐蚀的原因都是表面形成氧化物薄膜,阻止反应的进一步进行
2.(2020山东淄博第一中学高一期中)下列化学反应在冶金工业中没有得到广泛应用的是 ( )
A.MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
B.Al2O3+3C2Al+3CO ↑
C.Fe2O3 +3CO2Fe +3CO2
D.2Ag2O4Ag+O2↑
3.下列冶炼方法中,不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是 ( )
A.加热氧化铝 B.加热氧化汞
C.电解熔融氯化钠 D.氢气还原氧化铁
4.(2020河南、湖南两省顶级名校高三联合考试)辉银矿的主要矿物成分是黑色硫化银。明代宋应星在《天工开物》下卷“五金”中记载辉银矿“……形如煤炭,而不甚黑。付与冶工,高者六七两一斗,礁砂放光甚者,得银偏少。凡礁砂入炉,先行拣净淘洗”,下列说法不正确的是 ( )
A.“形如煤炭,而不甚黑”,是指辉银矿外形像煤,但没有煤那么黑
B.“付与冶工,高者六七两一斗”,是指辉银矿中银的含量
C.“礁砂放光甚者,得银偏少”,是指含杂质偏多的辉银矿,冶炼得到的银较少
D.“凡礁砂入炉,先行拣净淘洗”中既涉及物理变化又涉及化学变化
5.(2021安徽师范大学附属中学高一下期中)海水提镁的主要流程如下,下列说法正确的是 ( )
①试剂M是盐酸 ②流程中的反应全部是非氧化还原反应 ③操作b只是过滤 ④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2 ⑤采用电解法冶炼镁是因为镁很活泼
A.①②③④⑤ B.②③
C.④⑤ D.①④⑤
6.(2020安徽马鞍山高一上期末教学质量监测)装置甲、乙、丙都是铁与水蒸气反应的实验装置,下列说法不正确的是 ( )
A.选用丙装置,实验结束时先移去酒精灯,再将导气管拿出水面
B.甲装置中氯化钙的作用是除去氢气中混有的水蒸气
C.选用乙装置,实验时蒸发皿中产生大量肥皂泡,点燃肥皂泡发出爆鸣声
D.三个装置相比较,乙装置操作简便、节约原料、安全性好
7.(2021 河南省实验中学高一上期中)下列有关金属的工业制法正确的是 ( )
A.制钛:用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛
B.炼铁:用CO在高温下还原铁矿石中的铁
C.制钠:以海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液
D.制镁、铝:分别用电解熔融氧化镁、熔融氯化铝的方法
8.(2020江西高安中学高一上期末)下列由实验事实得出的结论不正确的是 ( )
选项
实验事实
结论
A
H2可在Cl2中燃烧
燃烧不一定有氧气参加
B
铝箔在酒精灯火焰上加热熔化但不滴落
氧化铝熔点高于铝
C
二氧化硅在高温下与碳酸钙反应生成CO2
H2SiO3酸性比H2CO3强
D
向FeCl2溶液中滴入KSCN溶液,在液面出现微红色
Fe2+在空气中被氧化
9.(2020河北沧州高一上期末)向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300 mL 0.5 mol/L的H2SO4溶液,恰好使混合物完全溶解,所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现。则原混合物中Cu 和Fe2O3物质的量之比为 ( )
A.2∶1 B.1∶1
C.1∶2 D.无法计算
10.(2020四川成都威远中学高一月考)从经济效益和环境保护考虑,大量制取硝酸铜最宜采用的方法是 ( )
A.Cu+HNO3(浓)→Cu(NO3)2
B.Cu+HNO3(稀)→Cu(NO3)2
C.CuCuOCu(NO3)2
D.Cu+AgNO3→Cu(NO3)2
11.(2021河南南阳第一中学高三上第三次月考)硫酸亚铁是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是 ( )
A.碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体,可用作净水剂
B.为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行
C.可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化
D.常温下,(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的大
12.(2020广东汕头金山中学高一上期末)为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性,某同学设计如下实验方案,其中符合实验要求且正确的是 ( )
选项
实验操作
实验现象
离子反应
实验结论
A
在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水
浅绿色溶液变成棕黄色溶液
2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
Fe2+具有氧化性
B
在氯化亚铁溶液中加入锌片
浅绿色溶液变成无色溶液
Fe2++ZnFe+Zn2+
Fe2+具有氧化性
C
在氯化铁溶液中加入铁粉
棕黄色溶液变成浅绿色溶液
Fe3++Fe2Fe2+
铁单质具有还原性
D
在氯化铁溶液中加入铜粉
棕黄色溶液变成蓝绿色溶液
2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
Fe3+具有还原性
13.(2020黑龙江鹤岗第一中学高一上期末)向200 mL 0.1 mol/L的Fe(NO3)2溶液中加入适量的NaOH溶液,使Fe2+恰好完全沉淀,过滤,小心加热沉淀,直到水分蒸干,再灼烧后得到固体的质量为 ( )
A.1.44 g B.1.6 g
C.1.8 g D.2.14 g
14.(2021重庆南开中学教学质量检测)从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下:
则下列说法正确的是 ( )
A.试剂a是铁,试剂b是稀硫酸
B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C.试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+
15.(2020江苏南通海安高一上期末)二水合草酸亚铁(FeC2O4·2H2O)是制备某种铁锂电池最常用的原料。国内某科研团队以氮气为保护气,对二水合草酸亚铁的受热分解情况进行研究,生成的气体只含CO、CO2和H2O(g),得到固体质量与加热温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.b点的固体成分为FeC2O4·H2O
B.b→c 的方程式为 FeC2O4FeCO3+CO↑
C.从a→d, 生成的CO、CO2的物质的量不相等
D.加热至250 ℃以上,固体质量略有增加,可能是因为FeO与CO反应生成了 Fe3C
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(10分)(2020河南南阳六校高一下第一次联考)已知在温度低于570 ℃ 时,还原铁粉与水蒸气反应的产物是FeO;高于570 ℃ 时,生成Fe3O4。老师用下图所示实验装置,完成了还原铁粉与水蒸气反应的演示实验(夹持装置已略去)。
甲同学为探究实验后试管内固体的成分,进行了下列实验:
实验编号
实验操作
实验现象
①
取少量黑色粉末放入试管中,加入盐酸,微热
黑色粉末逐渐溶解,溶液呈浅绿色;有少量气泡产生
②
向试管中滴加几滴KSCN溶液,振荡
溶液没有出现血红色
试回答下列问题:
(1)湿棉花的作用是 。
(2)写出高于570 ℃ 时,Fe 与水蒸气反应的化学方程式: 。
(3)乙同学认为加入KSCN 溶液没有出现血红色的原因可能是固体中没有Fe3O4,也有可能是 (填物质名称)过量造成的。该物质过量时,溶液中还会发生反应,导致加入KSCN 溶液时没有血红色出现,该反应的离子方程式是 。
(4)丙同学利用上述实验①加盐酸后的溶液制取白色的Fe(OH)2沉淀,向滤液中加入足量NaOH 溶液后,观察到的实验现象为 。17.(10分)某同学为了验证Fe3+是否能将H2SO3氧化成SO42-,用50 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后,进行以下实验:
(1)检验吸收液中SO42-的操作为 。
(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式:2FeCl3+SO2+ +H2SO4+ ,反应中的氧化产物是 (写化学式)。
(3)吸收液中除了含有H+、Cl-、SO42-以外,对其他成分(Fe3+、Fe2+、H2SO3)的可能组合进行探究:
①提出假设
假设1:溶液中存在Fe2+;
假设2:溶液中存在Fe3+、Fe2+;
假设3:溶液中存在 。
②设计方案,进行实验,验证假设。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器:试管、滴管、0.1 mol·L-1 KMnO4溶液、0.1 mol·L-1 KSCN溶液、品红溶液。
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:用试管取样品溶液2~3 mL,并滴入
若出现血红色,则假设2成立,1、3不成立;若未出现血红色,则假设2不成立,假设1或3成立
步骤2:
步骤3:
18.(11分)某学习小组在学习了亚铁盐的性质后,欲探究FeSO4溶液分别与Na2CO3溶液、NaHCO3溶液的反应。已知:Fe(OH)2和FeCO3均为白色沉淀,不存在Fe(HCO3)2。实验操作及现象记录如下:
试剂
操作及现象
试管(Ⅰ)
试管(Ⅱ)
1.0 mol·L-1 FeSO4溶液24 mL
1.0 mol·L-1 Na2CO3溶液24 mL
倾倒完后,迅速用胶塞塞紧试管(Ⅰ)的试管口,反复上下颠倒摇匀,使反应物充分混合;反应过程中无气泡产生,生成白色絮状沉淀;放置1.5~2 h后,白色絮状沉淀转化为白色颗粒沉淀
1.0 mol·L-1 FeSO4溶液10 mL
1.0 mol·L-1 NaHCO3溶液20 mL
倾倒完后,迅速产生白色颗粒状沉淀和大量气泡。振荡,经2~4 min后液面上方试管内壁黏附的白色颗粒状沉淀物变成红褐色
(1)甲同学认为实验a中白色颗粒状沉淀是FeCO3,写出该反应的离子方程式: ;为了证实自己的观点,进行实验:取少量白色颗粒状沉淀,加入 ,产生大量气泡。
(2)乙同学推测实验a的白色颗粒状沉淀中还可能含有Fe(OH)2,他将实验a中两种溶液体积均改为15 mL后再进行实验,证实了他的推测。能证明Fe(OH)2存在的实验现象是 。
(3)实验b中白色颗粒状沉淀主要成分也为FeCO3,写出生成FeCO3的离子方程式: 。
(4)实验b中液面上方试管内壁黏附的白色颗粒状沉淀物变为红褐色,主要原因是潮湿的FeCO3被氧气氧化,写出该反应的化学方程式: 。
19.(12分)(2021黑龙江哈尔滨尚志中学高三10月月考)工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制备高档颜料——铁红(Fe2O3),具体生产流程如下:
试回答下列问题:
(1)硫铁矿烧渣用稀硫酸酸溶时的不溶物为 (填化学式)。
(2)实验室实现“步骤Ⅱ”中分离操作所用的玻璃仪器有 ;步骤Ⅳ中应选用 (填字母)试剂调节溶液的pH。
A.稀硝酸 B.氢氧化钠溶液
C.高锰酸钾溶液 D.氨水
(3)检验步骤Ⅲ已经进行完全的试剂是 。
(4)步骤Ⅴ的反应温度一般需控制在35 ℃以下,其目的是 。
(5)步骤Ⅵ中发生反应的化学方程式为 。
20.(12分)(2020北京顺义高二下期末质量检测)某校化学兴趣小组探究SO2与FeCl3溶液的反应,装置如下图所示。
已知:
ⅰ.Fe(HSO3)2+为红棕色,它可以将Fe3+还原为Fe2+。
ⅱ.生成Fe(HSO3)2+的反应为:Fe3++HSO3-Fe(HSO3)2+。
步骤一:实验准备
按图连接装置,并配制100 mL 1.0 mol·L-1 FeCl3溶液(未用盐酸酸化),测其pH约为1,取少量装入试管D中。
(1)配制100 mL 1.0 mol·L-1 FeCl3溶液用到的主要玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、胶头滴管和 ,装置C的作用为 。
步骤二:预测实验
(2)该小组同学预测SO2与FeCl3溶液反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色。
该小组同学预测的理论依据为
步骤三:动手实验
(3)当将SO2通入FeCl3溶液至饱和时,同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色,将混合液放置12小时,溶液才变成浅绿色。
①SO2与FeCl3溶液反应生成了Fe(HSO3)2+的实验证据为 。证明浅绿色溶液中含有Fe2+的实验操作为 。
②为了探究如何缩短红棕色变为浅绿色的时间,该小组同学进行了如下实验。
实验Ⅰ
往5 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液中通入SO2气体,溶液立即变为红棕色。微热3 min,溶液颜色变为浅绿色。
实验Ⅱ
往5 mL重新配制的1 mol·L-1 FeCl3溶液(用浓盐酸酸化)中通入SO2气体,溶液立即变为红棕色。几分钟后,发现溶液颜色变成浅绿色。
综合上述实验探究过程,得出的结论为 。
步骤四:反思实验
(4)在制备SO2的过程中,同学们发现,使用70%的硫酸比用98%的浓硫酸反应速率快,分析其中的原因是 。
答案全解全析
专题9 金属与人类文明
本专题达标检测
1.C CuO→Cu(OH)2不能通过一步反应实现,A错误;铝合金比纯铝的熔点低,B错误;铁、铜表面不能形成致密的氧化物薄膜,D错误。
2.B 冶炼金属镁就是电解熔融氯化镁,A不符合题意;冶炼金属铝是电解熔融氧化铝,不是用碳还原,B符合题意;冶炼金属铁时用一氧化碳还原,故C不符合题意;冶炼金属银就是用热分解法,D不符合题意。
3.A 氧化铝熔点很高,受热不分解,通常用电解熔融氧化铝法制备铝,A错误;加热氧化汞得到汞和氧气,B正确;电解熔融氯化钠得到金属钠和氯气,C正确;氢气还原氧化铁得到铁单质和水,D正确。
4.D “形如煤炭,而不甚黑”,是指辉银矿像煤,但颜色没有煤那么黑,A项正确; “付与冶工,高者六七两一斗”,是指辉银矿中银的含量,B项正确; “礁砂放光甚者,得银偏少”,是指含杂质偏多的辉银矿,冶炼得到的银较少,C项正确;“凡礁砂入炉,先行拣净淘洗”,只涉及物理变化没有化学变化,D项错误。
5.D 试剂M是盐酸,用来溶解氢氧化镁沉淀,①正确;电解熔融氯化镁生成镁和氯气的反应是氧化还原反应,流程中的反应不全是非氧化还原反应,②错误;操作b是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到氯化镁晶体的过程,③错误;海水晒盐后的饱和溶液中主要是氯化镁,加石灰乳可以制Mg(OH)2,④正确;采用电解法冶炼镁是因为镁很活泼,⑤正确。
6.A 选用丙装置,实验结束时应先将导气管拿出水面,再移去酒精灯,以防倒吸,A项错误;从硬质玻璃管导出的气体有生成的氢气和未反应的水蒸气,氯化钙的作用是除去氢气中混有的水蒸气,B项正确;用乙装置实验时,蒸发皿中产生大量肥皂泡,肥皂泡里是氢气,所以点燃肥皂泡发出爆鸣声,C项正确;和甲、丙装置相比较,乙装置操作简便、节约原料、安全性好,D项正确。
7.B 将金属钠投入氯化钛溶液中,钠先与水反应,故应用金属钠与熔融的氯化钛反应来制取金属钛,A错误;工业制铁是CO还原铁矿石:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,B正确;工业制钠是电解熔融NaCl:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,而电解NaCl溶液得不到钠,C错误;AlCl3是共价化合物,熔融状态下不导电,工业上分别用电解熔融MgCl2、熔融Al2O3的方法制镁、铝,D错误。
8.C H2可在Cl2中燃烧生成氯化氢,说明燃烧不一定有氧气参加反应,A项正确;氧化铝熔点高于铝,铝箔在酒精灯火焰上加热熔化,表面形成一层氧化铝膜,将熔融的铝兜住,所以铝熔化但不滴落,B项正确;碳的非金属性大于硅,碳酸的酸性大于硅酸,C项错误;Fe3+与KSCN溶液反应显血红色,向FeCl2溶液中滴入KSCN溶液,在液面出现微红色,说明有部分Fe2+在空气中被氧化,D项正确。
9.B 0.5 mol/L的硫酸溶液属于稀硫酸,与铜不反应,故硫酸全部与氧化铁反应,Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O。向溶液中加入KSCN溶液后无红色出现,则溶液中的Fe3+全部被还原为Fe2+,反应的化学方程式为Fe2(SO4)3+CuCuSO4+2FeSO4,以此可以判断出Cu的物质的量与Fe2O3的物质的量相等,B项正确。
10.C Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,NO2是有毒气体,污染环境,A错误;3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,NO是有毒气体,污染环境,B错误;2Cu+O22CuO,CuO+2HNO3Cu(NO3)2+H2O,该反应没有有毒气体生成,不污染环境,且硝酸利用率高,节约原料,C正确;硝酸银成本较高,不经济,同时硝酸银会对环境造成一定的污染,D错误。
11.D 碱式硫酸铁电离产生Fe3+,Fe3+能发生水解生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有吸附性,可用作净水剂,A正确;NH4HCO3不稳定,受热易分解,所以为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行,B正确;KSCN溶液遇Fe2+无现象,(NH4)2Fe(SO4)2若被氧化则生成Fe3+,KSCN溶液遇Fe3+变红,C正确;(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小,所以FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2,D错误。
12.B 在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水,Fe2+被氯水氧化生成Fe3+,Fe2+作还原剂,溶液由浅绿色变成棕黄色,A项错误;Fe2+具有氧化性,Zn具有还原性,在氯化亚铁溶液中加入锌片,锌与Fe2+发生置换反应生成Fe和Zn2+,溶液由浅绿色变成无色,B项正确;氯化铁溶液与铁粉反应生成氯化亚铁,反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+,C项错误;氯化铁溶液与铜粉反应生成氯化亚铁和氯化铜,反应前氯化铁溶液为黄色,反应后氯化亚铁溶液为浅绿色,氯化铜溶液为淡蓝色,氯化亚铁和氯化铜的混合溶液为蓝绿色,说明Fe3+具有氧化性,D项错误。
13.B 向Fe(NO3)2溶液中加入适量的NaOH溶液,使Fe2+完全沉淀,得到硝酸钠与氢氧化亚铁,过滤,小心加热沉淀,再灼烧至质量不再变化,氢氧化亚铁易被氧化,最终所得固体为Fe2O3,200 mL 0.1 mol/L的Fe(NO3)2溶液中n[Fe(NO3)2]=0.2 L×0.1 mol/L=0.02 mol,由铁原子守恒可知:n[Fe(NO3)2]=2n(Fe2O3),所以n(Fe2O3)=0.02 mol÷2=0.01 mol,其质量为0.01 mol×160 g/mol=1.6 g,B项正确。
14.C 由最终要得到氯化铁晶体及流程图知,b是盐酸,A错误;操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤,操作Ⅲ为蒸发结晶,所用仪器不相同,B错误;滤液Z和X中均含有氯化亚铁,因此c为氯气,C正确;酸性KMnO4溶液能氧化Cl-而褪色,因此不能用于检验W中是否含有Fe2+,D错误。
15.B 1.80 g FeC2O4·2H2O的物质的量为1.80g180g/mol=0.01 mol,由图可知,a→b段减少的质量为水的质量,0.01 mol FeC2O4·2H2O减少水的物质的量为(1.80-1.44)g18g/mol=0.02 mol,说明b点时结晶水已全部失去,b点的固体成分为FeC2O4,A项错误;由铁原子守恒可知,c点中1.16 g固体中铁的质量为0.56 g,阴离子的质量为(1.16-0.56)g=0.60 g,b→c损失的质量为(1.44-1.16)g=0.28 g,则b→c的反应为FeC2O4受热分解生成FeCO3和CO,B项正确;b→c的反应中生成一氧化碳的物质的量为0.28g28g/mol=0.01 mol,c→d的反应中生成二氧化碳的物质的量为0.44g44g/mol=0.01 mol,故a→d,生成的CO、CO2的物质的量相等,C项错误;加热至250 ℃以上,固体质量略有增加,可能是因为FeO与空气中的氧气反应生成了Fe3O4,D项错误。
16.答案 (1)提供反应所需的水蒸气
(2)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(3)铁粉 Fe+2Fe3+3Fe2+
(4)先生成白色絮状沉淀,后沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
解析 (1)湿棉花在加热时水蒸发形成水蒸气。(2)铁与水蒸气在高于570 ℃条件下可以发生反应生成四氧化三铁和氢气,反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。(3)过量铁粉会与三价铁反应,生成二价铁,离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+。(4)有少量气泡产生,说明铁粉过量,实验①加盐酸后的溶液呈浅绿色,说明含有二价铁,加入足量的氢氧化钠生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁不稳定易被氧化为氢氧化铁,现象为先生成白色絮状沉淀,后沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。
17.答案 (1)取少量待测液于试管中,先滴入足量的稀盐酸,再滴入氯化钡溶液,如果有白色沉淀生成,则证明有SO42-
(2)2H2O 2FeCl2 2HCl H2SO4
(3)①Fe2+、H2SO3
②
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:1~2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液
步骤2:另取2~3 mL样品溶液于试管中,滴入1~2 mL品红溶液
若品红溶液褪色,则假设3成立;若品红溶液不褪色,则假设3不成立
解析 (1)检验SO42-常用稀盐酸和BaCl2溶液。(2)SO2被氧化成了H2SO4,则FeCl3被还原成FeCl2。(3)对于溶液中三种微粒可能存在情况如下:若Fe3+与H2SO3正好反应则只存在Fe2+;若Fe3+过量则存在Fe3+与Fe2+;若Fe3+不足,则存在Fe2+与H2SO3,可设计实验方案进行探究。
18.答案 (1)Fe2++CO32- FeCO3↓ 稀硫酸(或稀盐酸)
(2)沉淀颜色由白色变为灰绿色,最后变为红褐色
(3)Fe2++2HCO3- FeCO3↓+CO2↑+H2O
(4)4FeCO3+O2+6H2O 4Fe(OH)3+4CO2
解析 (1)实验a中硫酸亚铁与碳酸钠溶液混合若生成碳酸亚铁沉淀,则发生了复分解反应,反应的离子方程式为Fe2++CO32- FeCO3↓,碳酸亚铁沉淀能与稀硫酸或稀盐酸反应产生二氧化碳气体,而氢氧化亚铁与稀硫酸或稀盐酸反应不会产生气体,则可用稀硫酸或稀盐酸来鉴别碳酸亚铁和氢氧化亚铁沉淀。
(2)若沉淀中含有Fe(OH)2,会被氧化而呈现出白色沉淀迅速变成灰绿色沉淀,最终变成红褐色沉淀的现象。
(3)实验b中的反应物为硫酸亚铁和碳酸氢钠,两者反应除了生成碳酸亚铁沉淀外,还有二氧化碳气体和水生成,反应的离子方程式为Fe2++2HCO3- FeCO3↓+CO2↑+H2O。
(4)FeCO3被氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁,反应中氧气为氧化剂,碳酸亚铁为还原剂,由氧化还原反应规律可得反应方程式为4FeCO3+O2+6H2O 4Fe(OH)3+4CO2。
19.答案 (1)SiO2
(2)漏斗、玻璃棒、烧杯 D
(3)KSCN溶液(或其他合理答案)
(4)防止NH4HCO3分解,减少Fe2+的水解
(5)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2
解析 (1)SiO2不与稀H2SO4反应。(2)加NaOH溶液不易控制溶液的pH,应选氨水。(4)既防止NH4HCO3分解,又减少Fe2+水解。(5)FeCO3转变为Fe2O3,有氧化剂O2参与反应。
20.答案 (1)100 mL容量瓶 作安全瓶,防倒吸
(2)SO2+2Fe3++2H2OSO42-+4H++2Fe2+
(3)①溶液变成红棕色 向反应后的溶液中加入铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液
②加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短红棕色变为浅绿色的时间
(4)反应本质是H+与SO32-反应,70%的硫酸中含水较多,c(H+)和c(SO32-)都较大,生成SO2速率更快
解析 (1)配制溶液的步骤有称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀等操作,一般用托盘天平称量,用药匙取用药品,在烧杯中溶解,冷却后转移到100 mL容量瓶中,并用玻璃棒引流,当加水至液面距离刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管滴加,所以需要的仪器为天平、药匙、烧杯、100 mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管,其中玻璃仪器有烧杯、100 mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管,缺少的仪器是100 mL容量瓶;装置C为安全瓶,防止D中溶液倒吸入B中。(2) SO2具有还原性,能够与FeCl3溶液发生氧化还原反应生成亚铁离子,SO2+2Fe3++2H2OSO42-+4H++2Fe2+,因此反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色。(3)①Fe(HSO3)2+为红棕色,当将SO2通入FeCl3溶液至饱和时,同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色,说明反应生成了Fe(HSO3)2+;证明浅绿色溶液中含有Fe2+的实验操作为向反应后的溶液中加入铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;②根据实验Ⅰ、Ⅱ,说明加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间。(4)亚硫酸钠与硫酸反应生成二氧化硫的本质是H+与SO32-反应,98%的浓硫酸中H2SO4电离的很少,而70%的硫酸中含水较多,H2SO4几乎完全电离,导致c(H+)和c(SO32-)都较大,生成SO2速率更快。
专题9 金属与人类文明
本专题达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2021 辽宁大连八中高一下月考)下列说法中正确的是( )
A.Cu→CuO→Cu(OH)2每步转化均能通过一步反应实现
B.铝合金是一种混合物,它比纯铝的熔点高
C.金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀,生成绿色的铜锈——碱式碳酸铜
D.金属铝、铁、铜都有一定的抗腐蚀性能,其抗腐蚀的原因都是表面形成氧化物薄膜,阻止反应的进一步进行
2.(2020山东淄博第一中学高一期中)下列化学反应在冶金工业中没有得到广泛应用的是 ( )
A.MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
B.Al2O3+3C2Al+3CO ↑
C.Fe2O3 +3CO2Fe +3CO2
D.2Ag2O4Ag+O2↑
3.下列冶炼方法中,不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是 ( )
A.加热氧化铝 B.加热氧化汞
C.电解熔融氯化钠 D.氢气还原氧化铁
4.(2020河南、湖南两省顶级名校高三联合考试)辉银矿的主要矿物成分是黑色硫化银。明代宋应星在《天工开物》下卷“五金”中记载辉银矿“……形如煤炭,而不甚黑。付与冶工,高者六七两一斗,礁砂放光甚者,得银偏少。凡礁砂入炉,先行拣净淘洗”,下列说法不正确的是 ( )
A.“形如煤炭,而不甚黑”,是指辉银矿外形像煤,但没有煤那么黑
B.“付与冶工,高者六七两一斗”,是指辉银矿中银的含量
C.“礁砂放光甚者,得银偏少”,是指含杂质偏多的辉银矿,冶炼得到的银较少
D.“凡礁砂入炉,先行拣净淘洗”中既涉及物理变化又涉及化学变化
5.(2021安徽师范大学附属中学高一下期中)海水提镁的主要流程如下,下列说法正确的是 ( )
①试剂M是盐酸 ②流程中的反应全部是非氧化还原反应 ③操作b只是过滤 ④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2 ⑤采用电解法冶炼镁是因为镁很活泼
A.①②③④⑤ B.②③
C.④⑤ D.①④⑤
6.(2020安徽马鞍山高一上期末教学质量监测)装置甲、乙、丙都是铁与水蒸气反应的实验装置,下列说法不正确的是 ( )
A.选用丙装置,实验结束时先移去酒精灯,再将导气管拿出水面
B.甲装置中氯化钙的作用是除去氢气中混有的水蒸气
C.选用乙装置,实验时蒸发皿中产生大量肥皂泡,点燃肥皂泡发出爆鸣声
D.三个装置相比较,乙装置操作简便、节约原料、安全性好
7.(2021 河南省实验中学高一上期中)下列有关金属的工业制法正确的是 ( )
A.制钛:用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛
B.炼铁:用CO在高温下还原铁矿石中的铁
C.制钠:以海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液
D.制镁、铝:分别用电解熔融氧化镁、熔融氯化铝的方法
8.(2020江西高安中学高一上期末)下列由实验事实得出的结论不正确的是 ( )
选项
实验事实
结论
A
H2可在Cl2中燃烧
燃烧不一定有氧气参加
B
铝箔在酒精灯火焰上加热熔化但不滴落
氧化铝熔点高于铝
C
二氧化硅在高温下与碳酸钙反应生成CO2
H2SiO3酸性比H2CO3强
D
向FeCl2溶液中滴入KSCN溶液,在液面出现微红色
Fe2+在空气中被氧化
9.(2020河北沧州高一上期末)向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300 mL 0.5 mol/L的H2SO4溶液,恰好使混合物完全溶解,所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现。则原混合物中Cu 和Fe2O3物质的量之比为 ( )
A.2∶1 B.1∶1
C.1∶2 D.无法计算
10.(2020四川成都威远中学高一月考)从经济效益和环境保护考虑,大量制取硝酸铜最宜采用的方法是 ( )
A.Cu+HNO3(浓)→Cu(NO3)2
B.Cu+HNO3(稀)→Cu(NO3)2
C.CuCuOCu(NO3)2
D.Cu+AgNO3→Cu(NO3)2
11.(2021河南南阳第一中学高三上第三次月考)硫酸亚铁是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是 ( )
A.碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体,可用作净水剂
B.为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行
C.可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化
D.常温下,(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的大
12.(2020广东汕头金山中学高一上期末)为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性,某同学设计如下实验方案,其中符合实验要求且正确的是 ( )
选项
实验操作
实验现象
离子反应
实验结论
A
在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水
浅绿色溶液变成棕黄色溶液
2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
Fe2+具有氧化性
B
在氯化亚铁溶液中加入锌片
浅绿色溶液变成无色溶液
Fe2++ZnFe+Zn2+
Fe2+具有氧化性
C
在氯化铁溶液中加入铁粉
棕黄色溶液变成浅绿色溶液
Fe3++Fe2Fe2+
铁单质具有还原性
D
在氯化铁溶液中加入铜粉
棕黄色溶液变成蓝绿色溶液
2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
Fe3+具有还原性
13.(2020黑龙江鹤岗第一中学高一上期末)向200 mL 0.1 mol/L的Fe(NO3)2溶液中加入适量的NaOH溶液,使Fe2+恰好完全沉淀,过滤,小心加热沉淀,直到水分蒸干,再灼烧后得到固体的质量为 ( )
A.1.44 g B.1.6 g
C.1.8 g D.2.14 g
14.(2021重庆南开中学教学质量检测)从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下:
则下列说法正确的是 ( )
A.试剂a是铁,试剂b是稀硫酸
B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C.试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+
15.(2020江苏南通海安高一上期末)二水合草酸亚铁(FeC2O4·2H2O)是制备某种铁锂电池最常用的原料。国内某科研团队以氮气为保护气,对二水合草酸亚铁的受热分解情况进行研究,生成的气体只含CO、CO2和H2O(g),得到固体质量与加热温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.b点的固体成分为FeC2O4·H2O
B.b→c 的方程式为 FeC2O4FeCO3+CO↑
C.从a→d, 生成的CO、CO2的物质的量不相等
D.加热至250 ℃以上,固体质量略有增加,可能是因为FeO与CO反应生成了 Fe3C
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(10分)(2020河南南阳六校高一下第一次联考)已知在温度低于570 ℃ 时,还原铁粉与水蒸气反应的产物是FeO;高于570 ℃ 时,生成Fe3O4。老师用下图所示实验装置,完成了还原铁粉与水蒸气反应的演示实验(夹持装置已略去)。
甲同学为探究实验后试管内固体的成分,进行了下列实验:
实验编号
实验操作
实验现象
①
取少量黑色粉末放入试管中,加入盐酸,微热
黑色粉末逐渐溶解,溶液呈浅绿色;有少量气泡产生
②
向试管中滴加几滴KSCN溶液,振荡
溶液没有出现血红色
试回答下列问题:
(1)湿棉花的作用是 。
(2)写出高于570 ℃ 时,Fe 与水蒸气反应的化学方程式: 。
(3)乙同学认为加入KSCN 溶液没有出现血红色的原因可能是固体中没有Fe3O4,也有可能是 (填物质名称)过量造成的。该物质过量时,溶液中还会发生反应,导致加入KSCN 溶液时没有血红色出现,该反应的离子方程式是 。
(4)丙同学利用上述实验①加盐酸后的溶液制取白色的Fe(OH)2沉淀,向滤液中加入足量NaOH 溶液后,观察到的实验现象为 。17.(10分)某同学为了验证Fe3+是否能将H2SO3氧化成SO42-,用50 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后,进行以下实验:
(1)检验吸收液中SO42-的操作为 。
(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式:2FeCl3+SO2+ +H2SO4+ ,反应中的氧化产物是 (写化学式)。
(3)吸收液中除了含有H+、Cl-、SO42-以外,对其他成分(Fe3+、Fe2+、H2SO3)的可能组合进行探究:
①提出假设
假设1:溶液中存在Fe2+;
假设2:溶液中存在Fe3+、Fe2+;
假设3:溶液中存在 。
②设计方案,进行实验,验证假设。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器:试管、滴管、0.1 mol·L-1 KMnO4溶液、0.1 mol·L-1 KSCN溶液、品红溶液。
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:用试管取样品溶液2~3 mL,并滴入
若出现血红色,则假设2成立,1、3不成立;若未出现血红色,则假设2不成立,假设1或3成立
步骤2:
步骤3:
18.(11分)某学习小组在学习了亚铁盐的性质后,欲探究FeSO4溶液分别与Na2CO3溶液、NaHCO3溶液的反应。已知:Fe(OH)2和FeCO3均为白色沉淀,不存在Fe(HCO3)2。实验操作及现象记录如下:
试剂
操作及现象
试管(Ⅰ)
试管(Ⅱ)
1.0 mol·L-1 FeSO4溶液24 mL
1.0 mol·L-1 Na2CO3溶液24 mL
倾倒完后,迅速用胶塞塞紧试管(Ⅰ)的试管口,反复上下颠倒摇匀,使反应物充分混合;反应过程中无气泡产生,生成白色絮状沉淀;放置1.5~2 h后,白色絮状沉淀转化为白色颗粒沉淀
1.0 mol·L-1 FeSO4溶液10 mL
1.0 mol·L-1 NaHCO3溶液20 mL
倾倒完后,迅速产生白色颗粒状沉淀和大量气泡。振荡,经2~4 min后液面上方试管内壁黏附的白色颗粒状沉淀物变成红褐色
(1)甲同学认为实验a中白色颗粒状沉淀是FeCO3,写出该反应的离子方程式: ;为了证实自己的观点,进行实验:取少量白色颗粒状沉淀,加入 ,产生大量气泡。
(2)乙同学推测实验a的白色颗粒状沉淀中还可能含有Fe(OH)2,他将实验a中两种溶液体积均改为15 mL后再进行实验,证实了他的推测。能证明Fe(OH)2存在的实验现象是 。
(3)实验b中白色颗粒状沉淀主要成分也为FeCO3,写出生成FeCO3的离子方程式: 。
(4)实验b中液面上方试管内壁黏附的白色颗粒状沉淀物变为红褐色,主要原因是潮湿的FeCO3被氧气氧化,写出该反应的化学方程式: 。
19.(12分)(2021黑龙江哈尔滨尚志中学高三10月月考)工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制备高档颜料——铁红(Fe2O3),具体生产流程如下:
试回答下列问题:
(1)硫铁矿烧渣用稀硫酸酸溶时的不溶物为 (填化学式)。
(2)实验室实现“步骤Ⅱ”中分离操作所用的玻璃仪器有 ;步骤Ⅳ中应选用 (填字母)试剂调节溶液的pH。
A.稀硝酸 B.氢氧化钠溶液
C.高锰酸钾溶液 D.氨水
(3)检验步骤Ⅲ已经进行完全的试剂是 。
(4)步骤Ⅴ的反应温度一般需控制在35 ℃以下,其目的是 。
(5)步骤Ⅵ中发生反应的化学方程式为 。
20.(12分)(2020北京顺义高二下期末质量检测)某校化学兴趣小组探究SO2与FeCl3溶液的反应,装置如下图所示。
已知:
ⅰ.Fe(HSO3)2+为红棕色,它可以将Fe3+还原为Fe2+。
ⅱ.生成Fe(HSO3)2+的反应为:Fe3++HSO3-Fe(HSO3)2+。
步骤一:实验准备
按图连接装置,并配制100 mL 1.0 mol·L-1 FeCl3溶液(未用盐酸酸化),测其pH约为1,取少量装入试管D中。
(1)配制100 mL 1.0 mol·L-1 FeCl3溶液用到的主要玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、胶头滴管和 ,装置C的作用为 。
步骤二:预测实验
(2)该小组同学预测SO2与FeCl3溶液反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色。
该小组同学预测的理论依据为
步骤三:动手实验
(3)当将SO2通入FeCl3溶液至饱和时,同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色,将混合液放置12小时,溶液才变成浅绿色。
①SO2与FeCl3溶液反应生成了Fe(HSO3)2+的实验证据为 。证明浅绿色溶液中含有Fe2+的实验操作为 。
②为了探究如何缩短红棕色变为浅绿色的时间,该小组同学进行了如下实验。
实验Ⅰ
往5 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液中通入SO2气体,溶液立即变为红棕色。微热3 min,溶液颜色变为浅绿色。
实验Ⅱ
往5 mL重新配制的1 mol·L-1 FeCl3溶液(用浓盐酸酸化)中通入SO2气体,溶液立即变为红棕色。几分钟后,发现溶液颜色变成浅绿色。
综合上述实验探究过程,得出的结论为 。
步骤四:反思实验
(4)在制备SO2的过程中,同学们发现,使用70%的硫酸比用98%的浓硫酸反应速率快,分析其中的原因是 。
答案全解全析
专题9 金属与人类文明
本专题达标检测
1.C CuO→Cu(OH)2不能通过一步反应实现,A错误;铝合金比纯铝的熔点低,B错误;铁、铜表面不能形成致密的氧化物薄膜,D错误。
2.B 冶炼金属镁就是电解熔融氯化镁,A不符合题意;冶炼金属铝是电解熔融氧化铝,不是用碳还原,B符合题意;冶炼金属铁时用一氧化碳还原,故C不符合题意;冶炼金属银就是用热分解法,D不符合题意。
3.A 氧化铝熔点很高,受热不分解,通常用电解熔融氧化铝法制备铝,A错误;加热氧化汞得到汞和氧气,B正确;电解熔融氯化钠得到金属钠和氯气,C正确;氢气还原氧化铁得到铁单质和水,D正确。
4.D “形如煤炭,而不甚黑”,是指辉银矿像煤,但颜色没有煤那么黑,A项正确; “付与冶工,高者六七两一斗”,是指辉银矿中银的含量,B项正确; “礁砂放光甚者,得银偏少”,是指含杂质偏多的辉银矿,冶炼得到的银较少,C项正确;“凡礁砂入炉,先行拣净淘洗”,只涉及物理变化没有化学变化,D项错误。
5.D 试剂M是盐酸,用来溶解氢氧化镁沉淀,①正确;电解熔融氯化镁生成镁和氯气的反应是氧化还原反应,流程中的反应不全是非氧化还原反应,②错误;操作b是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到氯化镁晶体的过程,③错误;海水晒盐后的饱和溶液中主要是氯化镁,加石灰乳可以制Mg(OH)2,④正确;采用电解法冶炼镁是因为镁很活泼,⑤正确。
6.A 选用丙装置,实验结束时应先将导气管拿出水面,再移去酒精灯,以防倒吸,A项错误;从硬质玻璃管导出的气体有生成的氢气和未反应的水蒸气,氯化钙的作用是除去氢气中混有的水蒸气,B项正确;用乙装置实验时,蒸发皿中产生大量肥皂泡,肥皂泡里是氢气,所以点燃肥皂泡发出爆鸣声,C项正确;和甲、丙装置相比较,乙装置操作简便、节约原料、安全性好,D项正确。
7.B 将金属钠投入氯化钛溶液中,钠先与水反应,故应用金属钠与熔融的氯化钛反应来制取金属钛,A错误;工业制铁是CO还原铁矿石:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,B正确;工业制钠是电解熔融NaCl:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,而电解NaCl溶液得不到钠,C错误;AlCl3是共价化合物,熔融状态下不导电,工业上分别用电解熔融MgCl2、熔融Al2O3的方法制镁、铝,D错误。
8.C H2可在Cl2中燃烧生成氯化氢,说明燃烧不一定有氧气参加反应,A项正确;氧化铝熔点高于铝,铝箔在酒精灯火焰上加热熔化,表面形成一层氧化铝膜,将熔融的铝兜住,所以铝熔化但不滴落,B项正确;碳的非金属性大于硅,碳酸的酸性大于硅酸,C项错误;Fe3+与KSCN溶液反应显血红色,向FeCl2溶液中滴入KSCN溶液,在液面出现微红色,说明有部分Fe2+在空气中被氧化,D项正确。
9.B 0.5 mol/L的硫酸溶液属于稀硫酸,与铜不反应,故硫酸全部与氧化铁反应,Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O。向溶液中加入KSCN溶液后无红色出现,则溶液中的Fe3+全部被还原为Fe2+,反应的化学方程式为Fe2(SO4)3+CuCuSO4+2FeSO4,以此可以判断出Cu的物质的量与Fe2O3的物质的量相等,B项正确。
10.C Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,NO2是有毒气体,污染环境,A错误;3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,NO是有毒气体,污染环境,B错误;2Cu+O22CuO,CuO+2HNO3Cu(NO3)2+H2O,该反应没有有毒气体生成,不污染环境,且硝酸利用率高,节约原料,C正确;硝酸银成本较高,不经济,同时硝酸银会对环境造成一定的污染,D错误。
11.D 碱式硫酸铁电离产生Fe3+,Fe3+能发生水解生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有吸附性,可用作净水剂,A正确;NH4HCO3不稳定,受热易分解,所以为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行,B正确;KSCN溶液遇Fe2+无现象,(NH4)2Fe(SO4)2若被氧化则生成Fe3+,KSCN溶液遇Fe3+变红,C正确;(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小,所以FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2,D错误。
12.B 在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水,Fe2+被氯水氧化生成Fe3+,Fe2+作还原剂,溶液由浅绿色变成棕黄色,A项错误;Fe2+具有氧化性,Zn具有还原性,在氯化亚铁溶液中加入锌片,锌与Fe2+发生置换反应生成Fe和Zn2+,溶液由浅绿色变成无色,B项正确;氯化铁溶液与铁粉反应生成氯化亚铁,反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+,C项错误;氯化铁溶液与铜粉反应生成氯化亚铁和氯化铜,反应前氯化铁溶液为黄色,反应后氯化亚铁溶液为浅绿色,氯化铜溶液为淡蓝色,氯化亚铁和氯化铜的混合溶液为蓝绿色,说明Fe3+具有氧化性,D项错误。
13.B 向Fe(NO3)2溶液中加入适量的NaOH溶液,使Fe2+完全沉淀,得到硝酸钠与氢氧化亚铁,过滤,小心加热沉淀,再灼烧至质量不再变化,氢氧化亚铁易被氧化,最终所得固体为Fe2O3,200 mL 0.1 mol/L的Fe(NO3)2溶液中n[Fe(NO3)2]=0.2 L×0.1 mol/L=0.02 mol,由铁原子守恒可知:n[Fe(NO3)2]=2n(Fe2O3),所以n(Fe2O3)=0.02 mol÷2=0.01 mol,其质量为0.01 mol×160 g/mol=1.6 g,B项正确。
14.C 由最终要得到氯化铁晶体及流程图知,b是盐酸,A错误;操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤,操作Ⅲ为蒸发结晶,所用仪器不相同,B错误;滤液Z和X中均含有氯化亚铁,因此c为氯气,C正确;酸性KMnO4溶液能氧化Cl-而褪色,因此不能用于检验W中是否含有Fe2+,D错误。
15.B 1.80 g FeC2O4·2H2O的物质的量为1.80g180g/mol=0.01 mol,由图可知,a→b段减少的质量为水的质量,0.01 mol FeC2O4·2H2O减少水的物质的量为(1.80-1.44)g18g/mol=0.02 mol,说明b点时结晶水已全部失去,b点的固体成分为FeC2O4,A项错误;由铁原子守恒可知,c点中1.16 g固体中铁的质量为0.56 g,阴离子的质量为(1.16-0.56)g=0.60 g,b→c损失的质量为(1.44-1.16)g=0.28 g,则b→c的反应为FeC2O4受热分解生成FeCO3和CO,B项正确;b→c的反应中生成一氧化碳的物质的量为0.28g28g/mol=0.01 mol,c→d的反应中生成二氧化碳的物质的量为0.44g44g/mol=0.01 mol,故a→d,生成的CO、CO2的物质的量相等,C项错误;加热至250 ℃以上,固体质量略有增加,可能是因为FeO与空气中的氧气反应生成了Fe3O4,D项错误。
16.答案 (1)提供反应所需的水蒸气
(2)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(3)铁粉 Fe+2Fe3+3Fe2+
(4)先生成白色絮状沉淀,后沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
解析 (1)湿棉花在加热时水蒸发形成水蒸气。(2)铁与水蒸气在高于570 ℃条件下可以发生反应生成四氧化三铁和氢气,反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。(3)过量铁粉会与三价铁反应,生成二价铁,离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+。(4)有少量气泡产生,说明铁粉过量,实验①加盐酸后的溶液呈浅绿色,说明含有二价铁,加入足量的氢氧化钠生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁不稳定易被氧化为氢氧化铁,现象为先生成白色絮状沉淀,后沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。
17.答案 (1)取少量待测液于试管中,先滴入足量的稀盐酸,再滴入氯化钡溶液,如果有白色沉淀生成,则证明有SO42-
(2)2H2O 2FeCl2 2HCl H2SO4
(3)①Fe2+、H2SO3
②
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:1~2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液
步骤2:另取2~3 mL样品溶液于试管中,滴入1~2 mL品红溶液
若品红溶液褪色,则假设3成立;若品红溶液不褪色,则假设3不成立
解析 (1)检验SO42-常用稀盐酸和BaCl2溶液。(2)SO2被氧化成了H2SO4,则FeCl3被还原成FeCl2。(3)对于溶液中三种微粒可能存在情况如下:若Fe3+与H2SO3正好反应则只存在Fe2+;若Fe3+过量则存在Fe3+与Fe2+;若Fe3+不足,则存在Fe2+与H2SO3,可设计实验方案进行探究。
18.答案 (1)Fe2++CO32- FeCO3↓ 稀硫酸(或稀盐酸)
(2)沉淀颜色由白色变为灰绿色,最后变为红褐色
(3)Fe2++2HCO3- FeCO3↓+CO2↑+H2O
(4)4FeCO3+O2+6H2O 4Fe(OH)3+4CO2
解析 (1)实验a中硫酸亚铁与碳酸钠溶液混合若生成碳酸亚铁沉淀,则发生了复分解反应,反应的离子方程式为Fe2++CO32- FeCO3↓,碳酸亚铁沉淀能与稀硫酸或稀盐酸反应产生二氧化碳气体,而氢氧化亚铁与稀硫酸或稀盐酸反应不会产生气体,则可用稀硫酸或稀盐酸来鉴别碳酸亚铁和氢氧化亚铁沉淀。
(2)若沉淀中含有Fe(OH)2,会被氧化而呈现出白色沉淀迅速变成灰绿色沉淀,最终变成红褐色沉淀的现象。
(3)实验b中的反应物为硫酸亚铁和碳酸氢钠,两者反应除了生成碳酸亚铁沉淀外,还有二氧化碳气体和水生成,反应的离子方程式为Fe2++2HCO3- FeCO3↓+CO2↑+H2O。
(4)FeCO3被氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁,反应中氧气为氧化剂,碳酸亚铁为还原剂,由氧化还原反应规律可得反应方程式为4FeCO3+O2+6H2O 4Fe(OH)3+4CO2。
19.答案 (1)SiO2
(2)漏斗、玻璃棒、烧杯 D
(3)KSCN溶液(或其他合理答案)
(4)防止NH4HCO3分解,减少Fe2+的水解
(5)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2
解析 (1)SiO2不与稀H2SO4反应。(2)加NaOH溶液不易控制溶液的pH,应选氨水。(4)既防止NH4HCO3分解,又减少Fe2+水解。(5)FeCO3转变为Fe2O3,有氧化剂O2参与反应。
20.答案 (1)100 mL容量瓶 作安全瓶,防倒吸
(2)SO2+2Fe3++2H2OSO42-+4H++2Fe2+
(3)①溶液变成红棕色 向反应后的溶液中加入铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液
②加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短红棕色变为浅绿色的时间
(4)反应本质是H+与SO32-反应,70%的硫酸中含水较多,c(H+)和c(SO32-)都较大,生成SO2速率更快
解析 (1)配制溶液的步骤有称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀等操作,一般用托盘天平称量,用药匙取用药品,在烧杯中溶解,冷却后转移到100 mL容量瓶中,并用玻璃棒引流,当加水至液面距离刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管滴加,所以需要的仪器为天平、药匙、烧杯、100 mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管,其中玻璃仪器有烧杯、100 mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管,缺少的仪器是100 mL容量瓶;装置C为安全瓶,防止D中溶液倒吸入B中。(2) SO2具有还原性,能够与FeCl3溶液发生氧化还原反应生成亚铁离子,SO2+2Fe3++2H2OSO42-+4H++2Fe2+,因此反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色。(3)①Fe(HSO3)2+为红棕色,当将SO2通入FeCl3溶液至饱和时,同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色,说明反应生成了Fe(HSO3)2+;证明浅绿色溶液中含有Fe2+的实验操作为向反应后的溶液中加入铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;②根据实验Ⅰ、Ⅱ,说明加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间。(4)亚硫酸钠与硫酸反应生成二氧化硫的本质是H+与SO32-反应,98%的浓硫酸中H2SO4电离的很少,而70%的硫酸中含水较多,H2SO4几乎完全电离,导致c(H+)和c(SO32-)都较大,生成SO2速率更快。
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